Оставить запрос
Спасибо за обращение в нашу компанию. Мы обработаем ваш запрос и свяжемся с Вами в течение 2-х рабочих дней.
Криогенные термометры на основе резисторов ТВО
Одним из направлений деятельности ДИАЛТЕК является изготовление аппаратуры (контроллеров и мониторов температур, также термометров ТВО) для криогенных систем.
При правильном применении они обеспечивают точность измерения температуры лучше 0,1% в диапазоне до 30 Кельвин.
В статье рассматриваются криогенные термометры от компании Диалтек, поставляемые нами для использования в криогенных азотных и гелиевых и системах.
Точность измерения температур термометров ТВО в диапазоне 1,8 – 40 Кельвин при правильном монтаже и использовании калибровок составляет не хуже ± 0,1%.
В статье рассмотрены особенности термометров ТВО (на основе постоянного термовлагостойкого объемного резистора).
Опыт применения резисторов типа ТВО в качестве рабочих криогенных термометров предложен в СССР. Их применение на криогенных установках показали, что параметры термометров на основе ТВО не хуже, чем у зарубежных, а в отношении рабочего интервала температур и стабильности даже лучше.
Безындуктивные композиционные резисторы типа ТВО (теплостойкий, влагостойкий, объемный) производятся с 1950 г. с номинальными мощностями от 60 Вт до 0,125 Вт, из которых в криогенике удобно применять резисторы с минимальными размерами, т.е. с номинальной мощностью
0,125 Вт (на рисунке ниже). Промышленность выпускает резисторы ТВО с допускаемыми отклонениями от номинальных сопротивлений ± 5%, ± 10%, ± 20%.
Точность измерения температур термометров ТВО в диапазоне 1,8 – 40 Кельвин при правильном монтаже и использовании калибровок составляет не хуже ± 0,1%.
В статье рассмотрены особенности термометров ТВО (на основе постоянного термовлагостойкого объемного резистора).
Опыт применения резисторов типа ТВО в качестве рабочих криогенных термометров предложен в СССР. Их применение на криогенных установках показали, что параметры термометров на основе ТВО не хуже, чем у зарубежных, а в отношении рабочего интервала температур и стабильности даже лучше.
Безындуктивные композиционные резисторы типа ТВО (теплостойкий, влагостойкий, объемный) производятся с 1950 г. с номинальными мощностями от 60 Вт до 0,125 Вт, из которых в криогенике удобно применять резисторы с минимальными размерами, т.е. с номинальной мощностью
0,125 Вт (на рисунке ниже). Промышленность выпускает резисторы ТВО с допускаемыми отклонениями от номинальных сопротивлений ± 5%, ± 10%, ± 20%.
16 сентября
2024
- в интервале 4-10 К +/- 0.05 К;
- в интервале 10-30 К +/- 0.1 К;
- в интервале 30-100 К +/- 0.5 К;
- в интервале 10-30 К +/- 0.1 К;
- в интервале 30-100 К +/- 0.5 К;
Уровень собственных шумов не превышает 5 мкВ/В для резисторов с сопротивлением до 100 кОм. Достоинствами резисторов ТВО являются их безындуктивность и хорошая электрическая изоляция. Последний пункт позволяет применять их высоковольтных устройствах и системах.
Рис. Конструкция резистора ТВО:
1) платиновые выводы,
2) токопроводящая объемная композиция,
3) керамическая оболочка,
4) стеклоэмаль,
5) серебряный порошок.
1) платиновые выводы,
2) токопроводящая объемная композиция,
3) керамическая оболочка,
4) стеклоэмаль,
5) серебряный порошок.
Внешние магнитные поля практически не оказывают влияние на работу термометров ТВО, что делает их привлекательными в криогенных системах с сильными магнитными полями.
Погрешности показаний термометров ТВО в магнитном поле:
Погрешности показаний термометров ТВО в магнитном поле:
Токопроводящая композиция внутри резистора ТВО состоит из мелкодисперсной газовой сажи, борно-свинцового флюса и корундового микропорошка, и ее ТКС зависит от ТКС сажи, имеющего полупроводниковый характер, т.е. сопротивление ТВО нелинейно растет с понижением температуры. Типовой график зависимости сопротивления от температур для датчика низких температур ТВО выглядит так:
Измерения температур с использованием датчиков ТВО производятся по четырехпроводной схеме с питанием постоянным измерительным током 10 мкА высокой стабильности. Влияние величины измерительного тока на погрешность показаний термометров ТВО, находящихся в жидком гелии и в газе над уровнем (-1 см) жидкого гелия, показано в таблице:
Из таблицы видно, что для погрешности измерений ~ 1% (< 0,04 К при Т= 4,2 К) измерительный ток в термометре должен быть не более 10 мкА.
Для удобства стыковки с мониторами температур выбран оптимальный номинал резисторов ТВО, равный 1кОм,имеющий хорошую температурную чувствительность.
Калибровочная нелинейная функция термометра аппроксимирована с помощью полинома вида:
Для удобства стыковки с мониторами температур выбран оптимальный номинал резисторов ТВО, равный 1кОм,имеющий хорошую температурную чувствительность.
Калибровочная нелинейная функция термометра аппроксимирована с помощью полинома вида:
где К - коэффициенты полинома,
n - степень полинома равна 7,
R- измеряемое сопротивление.
n - степень полинома равна 7,
R- измеряемое сопротивление.
Такая формула позволяет определять сопротивление термометра при любой температуре (и наоборот, температуру по сопротивлению термометра).
При этом точность измерения температуры не хуже:
При этом точность измерения температуры не хуже:
Нами производится калибровка термометров на всем температурном диапазоне, формируется таблица коэффициентов для каждого датчика, поставляется в комплекте с датчиком.
Вариант установки датчика ТВО на металлической подложке с каптоновым теплостоком, прикрепленной на трубу.
По своим параметрам резисторы типа ТВО в качестве криогенных термометров вполне удовлетворяют требованиям технического эксперимента на криогенных установках в широком интервале температур от 2 до 450 К. При правильном применении они дают точность измерения температуры лучше 0,1%.
Литература
Дацков, В.И. Криогенные термометры на основе резисторов типа ТВО и их применение / В.И.Дацков, Л.В.Петрова, Г.П.Цвинева. – Дубна : ОИЯИ, 1987. – 12 с. : ил. – (ОИЯИ ; Р8-87-604). – URL: http://inis.jinr.ru/sl/NTBLIB/JINR-P8-87-604.pdf. – Библиогр.: 12.
Дацков, В.И. Криогенные термометры на основе резисторов типа ТВО и их применение / В.И.Дацков, Л.В.Петрова, Г.П.Цвинева. – Дубна : ОИЯИ, 1987. – 12 с. : ил. – (ОИЯИ ; Р8-87-604). – URL: http://inis.jinr.ru/sl/NTBLIB/JINR-P8-87-604.pdf. – Библиогр.: 12.
Термометры ТВО могут быть встроены в металлический корпус. Ниже представлены вариант изготовления датчика в медном золоченом корпусе в виде диска размером 6.5 x 13.5 мм для удобства его крепежа в узлы криогенных установок.
